Plant Cell Environ |湖北大学汤行春团队揭示自噬在小孢子胚胎发生细胞命运转变中的作用
学术
2024-09-13 22:40
广东
在自然情况下，高等植物的小孢子将发育成为雄配子体，即花粉。但在体外特定培养条件下，小孢子可进行重编程，并转变其发育命运，从配子体发育途径转向孢子体发育途径，经胚胎发生产生单倍体植株。单倍体植株在遗传育种上有重要利用价值，可提供新的遗传资源和选择材料。其中，哪些关键分子、通过何种分子机制调控小孢子发育命运与途径的转换是发育生物学的核心问题，一直备受关注。近日，湖北大学生命科学学院汤行春团队在植物学经典权威期刊Plant, Cell & Environment上发表了题为“Stress-Induced Autophagy Is Essential for Microspore Cell Fate Transition to the Initial Cell of Androgenesis”的研究论文，揭示了自噬在小孢子胚胎发生细胞命运转变过程中的作用（图1）。该文报道了自噬在烟草（Nicotiana tabacum）小孢子胚胎发生（或孤雄生殖）的细胞命运转变中发挥关键作用（图2）。利用免疫荧光和透射电子显微镜检测表明小孢子在胁迫处理后会诱导自噬发生。此外，在小孢子胚胎发生开始之前出现了大量自噬相关基因（ATGs）表达的瞬时升高。抑制或促进原始自噬水平均能抑制小孢子胚胎发生，表明胁迫诱导的自噬水平对于细胞命运转变至关重要。进一步，定量蛋白质组学分析表明，自噬可能参与木质素生物合成和染色体重构，以调控小孢子胚胎发生启动。综上，该文揭示了自噬在小孢子细胞命运转变和胚胎发生启动中的重要作用，为理解这一关键的发育过程提供了新的见解。湖北大学青年教师罗盼为第一作者，湖北大学汤行春教授和武汉大学史册为共同通讯作者。湖北大学杨勇教授参与了该研究。武汉大学赵鹏教授和青岛生物能源与过程研究所付春祥研究院提供了重要材料与指导意见。该研究得到了国家自然科学基金和中国博士后基金等资助。图2 自噬在小孢子胚胎发生细胞命运转换中的作用
